DE2949428C2 - Stereo microscope for simultaneous use by several observers - Google Patents
Stereo microscope for simultaneous use by several observersInfo
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Description
wobei zur Variation der Brennweite die Dicken Ch* und Di3 veränderbar sind. where the thicknesses Ch * and Di 3 can be changed to vary the focal length.
5. Stereomikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Mitten der Eintrittspupillen (1', 2', 3') auf den Eckpunkten eines gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreiecks liegen, wobei die den beiden Beobachtern gemeinsame Eintrittspupille (3') im rechten Winkel des Dreiecks liegt5. Stereo microscope according to claim 2, characterized in that the centers of the entrance pupils (1 ', 2', 3 ') lie on the corner points of an isosceles, right-angled triangle, with the entry pupil (3 ') common to both observers is at right angles to the triangle
6. Stereomikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Mitten der Eintrittspupillen auf den Eckpunkten eines gleichschenkligen Dreiecks liegen.6. Stereo microscope according to claim 2, characterized in that the centers of the entrance pupils lie on the corners of an isosceles triangle.
7. Stereomikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Mitten der Eintrittspupillen auf den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks (10,20,30) liegen und daß für alle drei Eintrittspupillen eine physikalische Strahlenteilung vorgesehen ist7. Stereo microscope according to claim 1, characterized in that the centers of the entrance pupils lie on the corner points of an equilateral triangle (10, 20, 30) and that a physical beam splitting is provided for all three entrance pupils is
8. Stereomikroskop nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet daß eine paraxiale Beleuchtung vorgesehen ist deren Austrittspupille (4) den drei Eintrittspupillen (V, T, 3') für die Beobachtungsstrahlengänge eng benachbart ist8. Stereo microscope according to claim 2 or one of claims 3-5, characterized in that a paraxial illumination is provided whose exit pupil (4) is closely adjacent to the three entrance pupils (V, T, 3 ') for the observation beam paths
Die Erfindung betrifft ein Stereomikroskop zur gleichzeitigen Benutzung durch mehrere Beobachter. Eines der bedeutensten Anwendungsgebiete desThe invention relates to a stereo microscope for simultaneous use by several observers. One of the most important areas of application of the Stereomikroskops ist das Operationsmikroskop in der Mikrochirurgie. Für den Einsatz des Operationsmikroskops in der jeweiligen Fachdisziplin ist neben der ArtStereomicroscope is the surgical microscope in the Microsurgery. In addition to Art
der Beleuchtung die Möglichkeit der Mitbeobaehtung, also die gleichzeitige Benützung des Operationsmikroskops durch zwei Beobachter oder Benützung durch einen Beobachter und Mitbeobachtung über eine Fernseheinrichtung ausschlaggebend. Mit zunehmender Komplizierthiet der Operationen ist der Operateur in steigendem MaBe darauf angewiesen, Handgriffe und Mitarbeiten auf einen Assistenten zu übertragen. Von der Gerätetechnik her wird für den Assistenten gefordert, daß er die gleichen oder fast gleichen Beobachtungs- und Arbeitsmöglichkeiten besitzt wie der Hauptoperateur.the lighting the possibility of observing, i.e. the simultaneous use of the surgical microscope by two observers or use by an observer and co-observation via a television set are decisive. With increasing The surgeon is the most complicated thing in the operation increasingly reliant on transferring tasks and employees to an assistant. from In terms of device technology, the assistant is required to be the same or almost the same The same as the main surgeon has observation and work opportunities.
Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse bei einem Operationsmikroskop zwei komplette Stereo-Strahlengänge unter 90° so anzuordnen, daß sie ein gemeinsames Gehäuse und ein gemeinsames Lupenobjektiv besitzen (US-PS 41 38 191). Nachteilig bei dieser Lösung ist der hohe gerätetechnische Aufwand, der eine Kompaktbauweise mit eingeschlossener Beleuchtung verhindert und die Anordnung pankratischer Systeme für alle vier Strahlengänge erschwertIt is known to help meet these needs a surgical microscope to arrange two complete stereo beam paths at 90 ° so that they a have a common housing and a common magnifying lens (US-PS 41 38 191). Disadvantage of this The solution is the high level of equipment required, a compact design with enclosed lighting prevented and the arrangement of pancratic systems for all four beam paths made difficult
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskop zur gleichzeitigen Benutzung durch mehrere Beobachter zu schaffen, welches einen geringen gerätetechnischen Aufwand erfordert and eine Kompaktbauweise mit eingeschlossener Beleuchtung erlaubt Außerdem sollen mindestens zwei Beobachter das Operationsfeld unter dem gleichen stereoskopischen Blickwinkel beobachten können.The invention is therefore based on the object to create a microscope for simultaneous use by several observers, which one requires little technical equipment and a compact design with enclosed lighting allowed In addition, at least two observers should be able to observe the operating field from the same stereoscopic perspective.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß drei Beobachtungsstrahlengänge vorgesehen sind, die zum Objekt konvergieren, daß die Mitten der Eintrittspupillen der Beobachtungsstrahlengänge auf den Eckpunkten eines Dreiecks liegen, und daß in mindestens einem Beobachtungsstrahlengang ein optisches Element zur physikalischen Strahlenteilung vorgesehen ist, das eine gleichzeitige Benutzung dieses Strahlengangs durch zwei Beobachter gestattet Die Konvergenz der drei Beobachtungsstrahlengänge zum Objekt kann in an sich bekannter Weise dadurch erreicht sein, daß nach Art eines Greenough-Mikroskopes drei im Konvergenzwinkel zueinander geneigte Objektive verwendet sind, oder daß für alle drei Beobachtungsstrahlengänge ein gemeinsames Objektiv vorgesehen ist, wobei die Konvergenz der Beobachtungsstrahlengänge durch prismatische Wirkung an diesem Objektiv erreicht istThis object is achieved according to the invention in that three observation beam paths are provided, which converge to the object that the centers of the entrance pupils of the observation beam paths on the corner points of a triangle lie, and that in at least one observation beam path an optical element for physical beam splitting is provided that allows simultaneous use of this beam path by two observers Convergence of the three observation beam paths to the object can thereby be achieved in a manner known per se be achieved that in the manner of a Greenough microscope three inclined at a convergence angle to each other Lenses are used, or that a common lens for all three observation beam paths is provided, the convergence of the observation beam paths due to prismatic effect this lens is achieved
Zum Ausgleich für die durch die physikalische Strahlenteilung in dem zwei Beobachtern gemeinsamen Beobachtungsstrahlengang entstehende Lichtschwächung ist es zweckmäßig, daß die Eintrittspupille dieses Strahlengangs etwa den /2fachen Durchmesser der Eintrittspupillen in den beiden anderen Strahlengängen besitzt Durch einen derartigen Ausgleich ist gewährleistet, daß jeder der beiden Beobachter auf seinem rechten und linken A'Jge gleich hell siehtTo compensate for the common by the physical beam splitting in the two observers When the light attenuation occurs in the observation beam path, it is expedient for the entrance pupil to do this Beam path about / 2 times the diameter of the entrance pupils in the other two beam paths This kind of compensation ensures that each of the two observers is on his right and left A'Jge sees the same brightness
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Mitten der Eintrittspupillen der Beobachtungsstrahlengänge auf den Eckpunkten eines gleichschenkligen, rchtwinkligen Dreiecks angeordnet, wobei die den beiden Beobachtern gemeinsame Eintrittspupille im rechten Winkel des Dreiecks liegt Bei einer derartigen Anordnung ist die Stereobasis des einen Beobachters gleichgroß wie die des anderen und steht im rechten Winkel zu ihr.In an advantageous embodiment of the invention, the centers of the entrance pupils are Observation beam paths arranged on the corner points of an isosceles, right-angled triangle, where the entrance pupil common to both observers lies at right angles to the triangle With such an arrangement, the stereo base of one observer is the same as that of the other and stands at right angles to her.
Bei einer Verteilung der Mitten der Eintrittspupillen auf den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks kann erstmalig ein echtes Stereomikroskop für drei Beobachter (Triploskop) geschaffen werden, bei dem alle drei BeobachtungsstrahiengSnge gleichwertig sind und die gleiche Stereobasis aufweisen. Insbesondere läßt eine derartige Anordnung der BeobaehtungsstrahlengängeWith a distribution of the centers of the entrance pupils on the corner points of an equilateral triangle, For the first time a real stereo microscope for three observers (triploscope) will be created, in which all three Observation lines are equivalent and the have the same stereo basis. In particular, such an arrangement of the observation beam paths
--. die Aufgaben in der Handchirurgie als Triploskop meistern, Eine derartige Anordnung kann aber auch als Zweier-System unter anderem für die Vitrektomie eingesetzt werden. Bei der Verwendung als Triploskop muß für alle drei Beobachtungsstrahlengänge eine-. the tasks in hand surgery as a triploscope master, Such an arrangement can also be used as a two-part system, among other things, for vitrectomy can be used. When used as a triploscope, one must be used for all three observation beam paths
ι» physikalische Strahlenteilung vorgesehen werden.ι »physical beam splitting are provided.
Ein weiteres sinnvolles Anwendungsbeispiel der Erfindung sieht die Anordnung der Eintrittspupillen der Beobachtungsstrahlengänge auf den Eckpunkten eines spitzwinklig gleichschenkligen Dreiecks vor. DabeiAnother useful application example of the invention provides the arrangement of the entrance pupils Observation beam paths on the corner points of an acute-angled isosceles triangle. Included
ι > besitzen zwei Systeme gleiche Stereobasis, während das dritte System mit einer reduzierten Stereobasis vorzugsweise für operative Eingriffe in großen und tiefen Kanälen (z. B. Bandscheibenoperationen) eingesetzt werden kann. Bei der Verwendung a!s Stereomi-ι> two systems have the same stereo base, while the third system with a reduced stereo base, preferably for surgical interventions in large and large deep canals (e.g. intervertebral disc operations) can be used. When using a! S stereo lcroskop für zwei Beobachter bietet die Anordnung der drei Beobachtungsstrahlengänge in den Eckpunkten eines spitzwinkligen gleichseitigen L>;eiecks die Möglichkeit, daß sich zwei Operateure gegenüber sitzen können, was bei Operationen an peripheren Nervenlcroscope for two observers offers the arrangement of the three observation beam paths in the corner points of an acute-angled equilateral L>; triangle the possibility of two surgeons sitting opposite one another can, what with operations on peripheral nerves
2Ί häufig gefordert wird. 2Ί is often required.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Darstellung des erfin-Embodiments of the invention are shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows F i g. 1 is a perspective view of the invented
jo dungsgemäßen Stereomikroskops;jo stereomicroscope according to the invention;
F i g. 2 einen Schnitt durch das Objektiv des in F i g. 1 dargestellten Stereomikroskops;F i g. 2 shows a section through the lens of the in FIG. 1 shown stereo microscope;
F i g. 3 ein pankratisches System für den in F i g. 1 und 2 gezeigten Strahlengang 3;F i g. 3 a pancratic system for the in F i g. 1 and 2 shown beam path 3;
i> Fi g.4 die graphische Darstellung der Luftabstände der verschiebbaren Glieder des pankratischen Systems nach F i g. 3 als Funktion der Brennweite des pankratischen Systems; F i g. 5 die schematische Darstellung einer Anordnungi> Fi g.4 the graphical representation of the air gaps the movable members of the pancratic system according to FIG. 3 as a function of the focal length of the pancratic system; F i g. 5 shows the schematic representation of an arrangement
•to der drei Beobachtungsstrahlengänge in den Eckpurikten eines gleichschenkligen Dreiecks;• to the three observation beam paths in the corner tracks an isosceles triangle;
F i g. 6 eine schematische Darstellung der Anordnung der drei Beobachtungsstrahlengänge in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks.F i g. 6 shows a schematic representation of the arrangement of the three observation beam paths in the corner points of an equilateral triangle.
•fj In der Darstellung der Fig.) ist mit ?> der zu beobachtende Objektpunkt bezeichnet, mit 1, 2 und 3 die Beobachtungsstrahlengänge, mit 5 das den drei Strahlengängen gemeinsame Lupenobjektiv. Mit 6 ist ein optisches System angedeutet, welches entweder• fj in the representation of the figure) is with?> the object point to be observed is designated with 1, 2 and 3 the observation beam paths, with 5 the magnifying lens common to the three beam paths. With 6 is an optical system indicated which either dazu dient, die Vergrößerung zu variieren und/oder für alle drei Strahlengänge gleichzeitig eine schwache Divergenz oder Konvergenz im parallelen Strahlengang zu machen (Fokussieroptik). Im Strahlengang j wird durch ein Prismensystem 7 eine physikalischeserves to vary the magnification and / or to simultaneously make a weak divergence or convergence in the parallel beam path for all three beam paths (focusing optics). In the beam path j , a prism system 7 becomes a physical StiJileiitcilung erreicht Zwischen dem optischen System 6 und dem Prismensystem 7 herrsch», paralleler Strahlengang. Mit β und %a sind die Okulartuben bezeichnet. Das Prismensystem 7 läßt durch zweifache Reflexion die Bildlage bei Beobachtung durch denStyle achieved between the optical system 6 and the prism system 7, a parallel beam path prevails. The eyepiece tubes are designated with β and % a. The prism system 7 leaves the image position when observed through the double reflection
Bei der in Höhe des Lupenobjektives 5 gezeigten Schnittdarstellung der Fig. 2 ist die Anordnung der drei Beobachtungsstrahlengänge durch die Lage ihrer Eintrittspupillen Γ, 2' und 3' zu sehen. Die AusbildungIn the sectional illustration of FIG. 2 shown at the level of the magnifying lens 5, the arrangement of the three Observation beam paths can be seen through the position of their entrance pupils Γ, 2 'and 3'. Training des Lupenobjektives 5 als Kreissegment erlaubt die Anordnung einer Bc !cuchtungsoptik, gekennzeichnet durch ihre Austrittspupille 4, unabhängig von der Beobachtung. Dadurch werden störende Beeinfln«iin-of the magnifying glass lens 5 as a segment of a circle allows the arrangement of a bulging optics, marked through its exit pupil 4, regardless of the observation. This means that disruptive influences
gen der Beobachtung durch Streu- und Reflexlicht am Objektiv verhindert. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Pupillen Γ und 3' für den einen Beobachter und die Pupillen 2' und 3' für den zweiten Beobachter verwendet. Bei dieser Anordnung der Eintrittspupillen der Beobachtungsstrahlengänge ist die Stereobasis des einen Beobachters gleichgroß wie d'e des anderen und steht im rechten Winkel zu ihr. Der Beobachtungsstrahlengang 3 ist für beide Beobachter gemeinsam und, da eine physikalische Strahlenteilung stattfindet, identisch. Die Eintrittspupille 3' dieses Sirahlengangs besitzt etwa den /7fachen Durchmesser der beiden Pupillen 1' und 2'.The observation of scattered and reflected light on the lens is prevented. In the embodiment shown the pupils Γ and 3 'for one observer and the pupils 2' and 3 'for the second Observer used. With this arrangement of the entrance pupils of the observation beam paths, the Stereo base of one observer is the same size as d'e of the other and is at right angles to it. Of the Observation beam path 3 is common to both observers and, since it is a physical beam splitting takes place, identical. The entrance pupil 3 'of this sirahlengang has approximately / 7 times the diameter of the two pupils 1 'and 2'.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Austrittspupille 4 der Beleuchtung den Beobachtungspupillen (Γ, 2'. 3') sehr nahe liegt. Deshalb kann hier von einer paraxialen Beleuchtung gesprochen werden. Da die Beleuchtung ein Minimum an Raum beansprucht, insbesondere wenn eine seitliche Einspeisung durch Faseroptik erfolgt, ist im oberen Teil des Mikroskops gegenüber dem Sirahlengang 3 reichlich Platz vorhanden, der es erlaubt, mechanische Führungen und Antriebsglieder für die Optik des Systemes 6 anzuordnen. Hierdurch ist eine kompakte Bauweise des gesamten Mikroskopes möglich. It can be seen from FIG. 2 that the exit pupil 4 the illumination of the observation pupils (Γ, 2 '. 3') is very close. This is why we can speak of paraxial lighting here. As the lighting takes up a minimum of space, especially if a side feed is made by fiber optics there is ample space in the upper part of the microscope opposite the Sirahlengang 3, which allows to arrange mechanical guides and drive elements for the optics of the system 6. This is a compact design of the entire microscope possible.
Das erfindungsgemäße Mikroskop läßt sich auch als Mikroskopbaukastensystem einsetzen. Wird z. B. die Beobachtung für einen Beobachter und die Mitbeobachtung über eine Fernseheinrichtung gewünscht, so -, werden die Beobachtungsstrahlengänge 1 und 2 durch den Beobachter benutzt und der Strahlengang 3 für die Fernsehkamera. Da solche Mitbeobachtereinrichtungen stets einen größeren Helligkeitsbedarf haben als der direkte Beobachter, so wirkt es sich bei dieserThe microscope according to the invention can also be used as a modular microscope system. Is z. B. the Observation for an observer and co-observation via a television device is desired, see above -, the observation beam paths 1 and 2 are used by the observer and the beam path 3 for the Television camera. Since such co-observation devices always have a greater need for brightness than the direct observer, so it affects this
in Anwendung vorteilhaft aus, daß die Pupille 3' flächengrößer ist als die beiden anderen Pupillen.in use, it is advantageous that the pupil 3 'is larger in area than the other two pupils.
Bei einer Anordnung der Beobachtungsstrahlengänge gemäß Γ i g. 1 und 2 ist bei Anordnung eines pankratischen Systems in allen drei Strahlengängen fürWith an arrangement of the observation beam paths according to Γ i g. 1 and 2 is when one is arranged pancratic system in all three ray paths for
ι, den Beobachtungsstrahlengang 3 ein pankratisches System ungewöhnlich großer öffnung erforderlich, wie es in Fig. 3 für Vergrößerungsmaßstäbe 0,5-2.5 dargestellt ist. Dieses neue optische System besteht aus verschiebbaren Linsengruppen I und II, einer festenι, the observation beam path 3 a pancratic System of unusually large opening required, as shown in Fig. 3 for magnifications 0.5-2.5 is shown. This new optical system consists of movable lens groups I and II, one fixed
_'ii i.ii'iSci'ignippc !!! und süs e:ner in größerem Abs'snd davon angeordneten, ebenfalls festen Tubuslinse IV. Die Radien R. Brechwerte njund Abbesche Zahlen vd für die Linsen und die Dicken D für Linsen und Luftabstände sind in der folgenden Tabelle aufgeführt._'ii i.ii'iSci'ignippc !!! and sweet: ner also fixed tube lens IV arranged in a larger distance from it. The radii R. refractive power nj and Abbe's numbers v d for the lenses and the thicknesses D for lenses and air gaps are listed in the following table.
Gruppengroups
RatlicnRatlicn
(mm)(mm)
Dicken (mm)Thickness (mm)
HlSt.
IVIV
R, - 66.00 R, - 66.00
Λ, - 38..10Λ, - 38..10
R, - 94,00 R, - 94.00
K4 - 31.00K 4 - 31.00
/?< = 11.30/? <= 11.30
«, - 23.20«, - 23.20
R- = 90.00 R- = 90.00
Λ, - 90.00Λ, - 90.00
ft, = 130.00ft, = 130.00
ΛΗ- 41.00Λ Η - 41.00
Rn= 48.50 R n = 48.50
Λ,,= 76.30Λ ,, = 76.30
K13= 43.00K 13 = 43.00
Λΐ4 = 500.00Λ ΐ4 = 500.00
1.60738
1.761801.60738
1.76180
1.607291.60729
1.784721.78472
1.589131.58913
1.76180
1.607381.76180
1.60738
1.67270
1.516801.67270
1.51680
56.65
26.9556.65
26.95
59.46
25,7659.46
25.76
61.2761.27
26.95
56.6526.95
56.65
32.21
64,1732.21
64.17
wobei zur Variation der Brennweite die Dicken P3.4 und £!^9 veränderbar sind.where to vary the focal length the thicknesses P3.4 and £! ^ 9 are changeable.
In der Abbildung der Fig.4 ist dargestellt wie die Dicken Du und £%s der Luftabstände zwischen den Linsengruppen I und Il sowie II und HI sich mit der Einstellung der Brennweite F des pankratischen Systems verändern. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Tubuslinse IV eine Brennweite von f= 160 mm.4 shows how the thicknesses Du and £% s of the air gaps between the lens groups I and II as well as II and HI change with the setting of the focal length F of the pancratic system. In the exemplary embodiment shown, the tube lens IV has a focal length of f = 160 mm.
Auch bei einem Einsatz des Mikroskopes für nur zwei Beobachter lassen sich durch weitere Strahlenteilungen
Film- und Fernsehaufzeichnungen anschließen. Benutzt man z. B. hierfür bei physikalischer Strahlenteilung die
Pupillen Γ und 2", so wird zweckmäßigerweise darauf
verzichtet, die Pupille 3' im Durchmesser gegenüber Γ
und 2" zu vergrößern. So entsteht ein Mikroskop für
zwei Beobachter mit je einer Film- und Fernseheinrichtung, welches beiden Beobachtern gleich heile Bilder bei
gleicher Stereobasis iieieri.
Bei einer Anordnung der Pupiflenmitten der Beob-Even if the microscope is used for only two observers, film and television recordings can be connected through further beam splits. If you use z. If, for example, the pupils Γ and 2 ″ are used for physical beam splitting, it is expedient to dispense with enlarging the diameter of the pupil 3 ′ compared to Γ and 2 ″. The result is a microscope for two observers, each with a film and television set, which gives both observers the same perfect images with the same stereo base.
With an arrangement of the pupil centers of the observation
achtungsstrahlengänge auf den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks gemäß F i g. 5 kann bei physikalischer Strahlenteilung jedes Strahlengangs ein echtes Triploskop geschahen werden, weil die drei Systeme 10, 20 und 30 völlig gleichwertig sind und auch die gleiche Stereobasis aufweisen. Eine derartige Anordnung kann aber auch als Zweier-Beobachlungssystem für die Vitrektnmic eingesetzt werden. Insbesondere jedoch lassen skh bei einer Anordnung gemäß Fig. 5 die Aufgaben in der Handchirurgie als Triploskop meistern. In einer Anordnung gemäß F i g. 6 haben die Systeme 10 und 20 eine große Stereobfisis, während das System 30 mit einer reduzierten Stereobasis vorzugsweise für operative Eingriffe in großen und tiefen Kanälen eingesetzt werden kann (z. B. Bandscheibenoperationen). Darüber hinaus bietet die Anordnung gemäß Fig. 6 auch die Möglichkeit, daß sich die Operateure annähernd um 180° gegenüber sitzen können, was bei Operationen an peripheren Nerven häufig gefordert wird.attention ray paths on the corner points of an equilateral triangle according to FIG. 5 can with physical Beam splitting of each beam path a real triploscope will happen because the three systems 10, 20 and 30 are completely equivalent and also have the same stereo base. Such an arrangement can but also as a two-way observation system for the Vitrektnmic can be used. In particular, however let skh in an arrangement according to FIG Mastering tasks in hand surgery as a triploscope. In an arrangement according to FIG. 6 have the systems 10 and 20 a large stereo obfisis while the system 30 with a reduced stereo base, preferably for surgical interventions in large and deep canals can be used (e.g. intervertebral disc operations). In addition, the arrangement according to FIG. 6 also offers the possibility that the surgeons Can sit almost 180 ° opposite, which is often required in operations on peripheral nerves will.
.: Hl.::1 .: St. :: 1
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